磁共振成像（MRI）设备生产环节风险点分析及现场质量体系核查建议

2021-10-11刘永章杨义强

中国医疗器械杂志 2021年5期

【作者】刘永章，杨义强

上海市医疗器械化妆品审评核查中心，上海市，200020

0 引言

随着计算机、电子电路、超导体技术的发展，磁共振成像（MRI）技术水平迅速提高，磁共振成像设备由于对人体没有电离辐射的损伤，并能获得人体的各个方向的断面图像，为明确病灶位置以及进行定性分析提供了丰富的影像信息，在临床上得到了广泛的应用[1]，已经成为一个非常重要的检查手段，设备质量问题造成不良事件也时有发生，2008—2017年美国SUS (system for uniform surveillance)数据库上报了1 548件在MRI设备、MRI专用线圈、MR波谱成像以及PET/MR方面的不良事件，2011—2019年国家药品监督管理局网站有30件MRI、PET/MR主动召回事件[2]。由于MRI设备结构复杂，融合了机械、电子、物理学、通信及软件等技术，为保证MRI设备在临床使用过程中的有效性和安全性，对生产企业生产要素提出了较高要求，同时也对医疗器械监管带来了挑战。

1 MRI产品概要

磁共振成像是基于核磁共振原理，医用核磁共振成像中的“核”通常指的是氢原子核，在弛豫过程中，射频接收线圈内的磁通量发生变化产生MR信号，基于所采集的信号经重建形成图像，利用图像后处理，可以获得人体某一器官或者血管的结构，也可以使人体正常组织与异常组织区分开来，定位异常组织的位置，帮助诊断，适应症包括头颅、腹部、脊柱、骨关节等全身的临床MRI图像诊断。磁共振成像系统产品主要由磁体系统（包括主磁体、梯度系统和射频系统）、谱仪系统、检查床、计算机图像采集处理系统、对讲系统及生理信号门控单元等组成（见图1），各部件之间相互连接，由计算机控制、协调及数据处理。

图1 磁共振成像系统组成Fig.1 Composition of MRI system

2 MRI设备主要部件及功能

（1）磁体系统由主磁体、梯度系统和射频系统组成。①主磁体：作用是产生静磁场，对磁场均匀度和磁场稳定度有严格要求。磁体可分为永磁体、常导体、超导体3种类型，其中超导体磁体采用铌钛合金制成，特点是磁场强度高而且稳定，但技术复杂，在运行中要消耗液氮。②射频系统：主要由射频发射器、射频功率放大器、射频发射线圈、射频接收线圈及信号放大器等组成。射频系统是用来发射射频脉冲，使质子吸收能量并产生共振，在弛豫过程中产生MR信号并通过射频接收线圈接收成像物体发射出来的磁共振信号。③梯度系统：主要作用是产生线性变化的梯度磁场。它是磁共振成像设备重要的硬件之一。梯度系统主要由梯度功率放大器、梯度线圈等组成，用于扫描层面的定位。

（2）谱仪系统：由梯度场、射频场的发生和控制、MR信号接收和控制等部分组成。它所采集的信号，通过接口传送给计算机图像处理系统处理。

（3）生理信号门控单元：分为心电生理模块和呼吸脉搏模块。通过心电生理模块、呼吸脉搏模块可分别探测到心电、呼吸和脉搏信号，这些生理信号发送到门控触发单元，触发序列进行门控扫描。

（4）检查床：主要功能包括运载和定位患者和连接线圈。

（5）计算机图像采集及图像处理系统：主要用于数据采集、图像处理及系统的驱动和控制。

3 MRI设备生产工艺流程

目前生产厂家磁共振成像设备的生产方式均不相同，一种典型磁共振成像设备的生产工艺流程，如图2所示。

图2 磁共振成像设备集成的生产工艺流程Fig.2 Production process flow chart of MRI equipment integration

关键工艺过程为磁体生产、梯度线圈生产和系统集成装配，其中磁体生产过程中“磁体连线”和“灌胶”为关键工艺，“磁体焊接”和“装配”为特殊工艺；梯度线圈生产过程中“装配”为关键工艺，“灌胶”为特殊工艺。

4 MRI设备生产环节风险分析

下面从MRI设备生产企业人员、设备、材料、工艺、环境共5个要素对MRI产品生产环节的主要风险点进行分析：

（1）人员风险：①从事影响关键工序生产的人员是否经过与其岗位要求相适应的培训，具有相关理论知识和实际操作技能；②是否配置了专职的检验人员，特别是关键过程检验的人员是否满足岗位要求，是否具有实际的操作能力。例如磁体连线和灌胶等关键工序操作人员是否操作不当。如果不小心撞击磁体，可能引起磁体稳定性、均匀性下降，并最终导致MRI图像质量问题。

（2）设备风险：①企业是否配备了与MRI产品相适应的生产设备和检验设备；②关键生产设备性能和检测设备测量精度是否满足使用要求，关键设备是否进行了验证，检测设备是否经过定期校验；③为了降低成本企业部分检测设备采用自校，自校规程及放行要求是否正确合理，自校使用的检测设备是否进行了校验。

（3）原材料风险：①是否对关键部件供应商或者制造商进行定期评审，是否具有稳定的质量保证能力；②物料来源是否符合法律法规的相关规定；③采购合同中是否明确了采购物料的规格、型号、图样、验收标准等要求，特殊要求原材料的储存、运输要求是否作出明确规定。

（4）工艺风险：①产品生产工艺流程设置是否合理，关键工序和特殊过程是否进行了识别；②关键生产工艺是否经过充分的验证、评审并得到批准，工艺是否明确并能实际指导生产和检验工作；如：系统装配过程中，应避免关键零部件受到严重的冲击和倾斜（磁体），从而导致系统无法励磁；系统装配过程中，应确保其图像稳定性（接头固定、铁屑清理、线缆接头力矩等），以防止出现spark影响图像质量。

（5）环境风险：①生产、检验、仓储等环境条件是否作出规定；②测试用MRI屏蔽室是否满足要求；③生产场地的温度、湿度、静电防护和洁净程度等条件是否符合要求；如系统升场、降场及加注液氦过程中，是否对系统环境进行控制来确保周围环境处于通畅状态，以免在升场、降场及液氦加注过程中出现液氦泄露造成人员伤亡。

5 对于MRI设备生产现场检查建议

通过生产环节主要风险点的分析，结合《医疗器械生产质量管理规范》[3]要求，核查质量体系运行的有效性。按照医疗器械生产质量管理规范的核查要素提出如下几点核查建议：

（1）在人员方面：①重点核查“磁体连线、灌胶”等关键工序人员的资质及培训记录，是否符合岗位任职要求。培训内容应包括关键工序过程等工艺文件及装配工具如“真空灌胶机、线圈固化烘箱、绕线机、脉冲氩弧焊机”等的操作使用方法。②核查专职检验人员的资质及培训记录，查看培训内容是否包括关键部件如“磁体、梯度线圈”等物料的检验方法，检验设备如“网络分析仪、氦质谱检漏仪、数字式折射仪、数字特斯拉计、耐压测试仪、频谱分析仪”等操作方法。需要时，可考察相关员工的实际操作能力。

（2）在设备方面：①核查企业是否配置了包括如“真空灌胶机、线圈固化烘箱、绕线机、脉冲氩弧焊机、空气压缩机”等生产设备，是否配置了“示波器、水平尺、数字万用表、精密电子天平、网络分析仪、气体质量流量计、氦质谱检漏仪、绝缘电阻表、数字式折射仪、数字特斯拉计、耐压测试仪、信号发生器、函数发生器、频谱分析仪”等检验设备；②检查关键生产设备的维护保养及验证记录是否完整；③关键检测设备是否经过校验并满足使用要求；对于企业自行校验的设备，自校规程是否科学合理，自校用的设备是否进行了校验。

（3）设计控制方面：MRI系统软件主要由图像采集重建软件、图像后处理软件以及驱动控制系统中的固件所组成，对产品质量起着决定性作用。①可参照《医疗器械生产质量管理规范独立软件现场检查指导原则》[4]要求核查MRI系统中软件研发记录，其中应重点关注软件测试，测试用例的好坏决定了测试的质量，对于企业声称软件零缺陷的产品，应重点核查软件测试报告中的测试用例充分性和适宜性；②检查软件剩余缺陷处理记录，特别对于严重等级较高的缺陷，核查其缺陷分析、修复和测试方案及其评审批准记录。

（4）在采购方面：①重点核查主要部件供应商的资质及质量技术协议，检查主要部件如冷却系统、磁体、线圈、电源等相关采购记录是否满足追溯要求；是否明确部件名称、规格型号、主要技术参数、验收标准等内容；②核查部件的检验验收记录，若需要供应商出具出厂检验报告，应确认报告中的检验结果是否能满足要求；如原材料制造商发生变更，应提供供应商变更控制记录，当影响到产品的安全性和有效性时，需要查看产品验证记录。

（5）在生产方面：①首先应重点关注磁体系统、谱仪等部件的装配作业指导文件等关键工序相关的工艺文件是否有变更，如有变更应核查工艺的变更控制记录、验证记录；②其次查看实际生产记录与工艺文件是否一致；核查特殊过程的确认记录，查看其生产记录是否记录其工艺参数并满足追溯要求。

（6）在检验方面：①首先核查企业是否按产品技术要求制定了出厂检测规范，是否涵盖了产品技术要求中性能指标；②检验方法是否符合产品技术要求及YY 0319《医用电气设备第2-33部分：医疗诊断用磁共振设备安全专用要求》等强制性标准，产品检验是否符合检验规范要求并满足追溯要求。